节能型泡沫玻璃产业期待幸福来敲门

朱俊

建筑节能的首要任务在于墙体节能，因此提高建筑物墙体绝热性能是关键。目前国内积极开发和生产的节能型泡沫玻璃墙体绝热材料，能够提高墙体热阻，降低墙体传热系数，与其它建筑材料相比，它弥补了珍珠岩、轻质碳酸钙、泡沫塑料、软木等存在的种种缺陷，性能与价格优势明显。科技先行，随着隔热技术的发展，泡沫玻璃保温板的技术含量和附加值也在不断提高，在未来的市场应用中必将前景无限。

隔热保温两大必杀技

近年来，在新型建筑材料当中，发展最快的当属泡沫玻璃。对于泡沫玻璃也许很多人不熟悉，但是它在建筑各个方面的应用却相当广泛，如不同密度等级的绝热泡沫玻璃、彩色吸声泡沫玻璃、高效吸声泡沫玻璃、吸声泡沫玻璃文化装饰石，以及彩色泡沫玻璃墙面砖等。此外，还有已经取得研究成果，有待进行批量生产的粉煤灰、火山灰泡沫玻璃等产品。泡沫玻璃是现今发展最火热的外保温板的原材料之一，节能泡沫玻璃保温板优势众多，已迎来突破式的发展机遇。

纵观各类无机保温材料，膨胀珍珠岩产品保温性能较弱，难以满足北方地区的三步节能要求；岩棉、玻璃棉等材料，虽实现了无机保温，但生产过程中耗能较高，同时由于纤维状材料的特性，对整个保温系统的防水要求较高，如不能与防水系统相匹配，岩棉与玻璃棉就难以起到保温效果。

泡沫玻璃是由碎玻璃、发泡剂、改性添加剂和发泡促进剂等，经过细粉碎和均匀混合，再通过高温熔化、发泡、退火而制成的无机非金属玻璃材料，具有容量小、强度高、耐腐蚀、耐火性好、吸水率和导热率低等诸多特点，可自动调节温度，是一种既保温又保冷的材料，广泛适用于各类建筑场所。在众多A级保温材料中，泡沫玻璃保温板在建筑应用中的效果非常好。建筑保温工程选用泡沫玻璃板作墙体保温材料，能够有效地保温、防火，同时还具有施工简便、环保低碳等优点，完全满足我国不同地区建筑节能设计标准的要求。

经过30多年的发展，我国现已成为世界上泡沫玻璃的主要生产国和出口国家之一，有多种泡沫玻璃产品供应海内外市场。利用废品碎玻璃做主要原料，生产各种泡沫玻璃产品是我国的特色，采用此工艺生产的泡沫玻璃产品，与采用专门熔制的原料玻璃工艺生产的泡沫玻璃产品相比，可节约能源50%，既减少了对环境的污染，又大幅度降低了泡沫玻璃产品的生产成本。我国泡沫玻璃与国外同类产品相比，具有明显的性价比优势，因此不仅牢固地占据90%以上的国内市场，而且正在不断扩大东南亚、中东、南美等地区的国际市场份额。随着环境保护要求的提高，建筑节能对泡沫玻璃的需求增加， 我国泡沫玻璃产业正沿着一条边提高技术和质量，边扩大生产规模的道路迅猛前进。

由于国家对建材的安全、环保、节能等要求日益严格，新型建材将厚积薄发从中获利。当下我国房屋住宅的能量损失大致为墙体约占50%、屋面约占10%、门窗约占25%、地下室和地面约占15%。因此，墙面和屋顶隔热保温是提升建筑节能率的重要一环，如何选择一种既安全又环保的墙体保温建材，是当今业内关注的焦点。在民居环境安全环保的要求下，我国建筑节能率逐年提高，但是建筑所用的保温材料，特别是外墙所用的保温材料，多以有机材料为主体，其中聚苯乙烯市场占有率为90%，聚氨酯为10%，其本身特性及各种防火措施和管理措施未落实到位，使火灾事故时有发生，后患无穷。为了保证安全，住建部、公安部消防局，联合在2009年9月颁布了“民用建筑外保温及外墙装饰防火暂行规定”。其中，对高度大于等于100米的住宅建筑、高度大于等于50米的公用建筑、高度大于等于24米的幕墙式建筑，作出了所使用保温材料的燃烧性能应为A级的规定。所谓A级，即指不燃材料。但当今我国市面流行的建筑外保温材料主要为有机材料，即便加入阻燃剂，最高也只能达到B1级。如果要严格地执行这一消防规定，则意味着我国保温材料行业将面临全线洗牌甚至淘汰的局面。所以，保温材料尤其外墙外保温材料将有相当大的市场容量，能给从事外墙外保温材料的生产企业带来较大商机。如果以现在我国建筑保温市场的需求量分析，至少将达到每年数百万吨，为产量的10倍。在我国建筑节能率基本实现50%的目标，除了少数大中城市建筑节能率能达到标准外，大多中小城市和农村都有较大差距，泡沫玻璃的市场成长空间仍较为广阔。

安全环保型外墙外保温材料，是建筑物实现防灾减灾、节能降耗的关键材料。随着各界对建筑安全和消防认识的普遍提升，建筑业对该材料的需求快速增长。近几年来，安全环保型外墙外保温材料供不应求，各地纷纷扩大产能。东南亚绝热材料市场年均增长高达7.6%，预计2010～2017年东南亚绝热材料市场的年均增长率将达7.6%，销售量从2010年的23.5万吨将增长至2017的41.8万吨。以销售收入计，东南亚绝热材料市场的年均增长率将达8.5%，从2010年的4.477亿美元增至2017年的8.452亿美元。东南亚地区绝热材料市场的持续快增长，源于以下5个因素。一是绝热材料形态灵活，可以被制成不同厚度的任何形状，其制品很容易安装，无形中增加了应用机会，行业收入也会相应增加；二是东南亚地区各国实施基础设施发展计划，有利于建筑行业用材的增长，从而支持绝缘材料的需求也不断加大；三是当地政府热切追求绿色环保目标，不仅有利于环境，且转化成了对节能方面的经济补助，这保证了绝热材料的美好发展前景；四是迅速增长的能源价格，使人们的节能意识逐渐提高，人们会更倾向于购买绝热材料；五是东南亚国家的消费能力日渐强大，从而带动高档绝热材料的需求增长，对于服务于该市场的企业而言，机遇与挑战同在。想要保温材料市场求得发展，企业需要做好以下两方面的工作。一是控制产品质量，这项首当其冲；二是加强服务，因为绝热材料的现场技术和对客户全方位的附加服务，可以产生大量额外营业收入，附加服务包括物流、绝热系统工程的维护、整修等，附加服务收入占总收入的30%～50%；三是塑造产品差异化，即企业要提供多种个性化的产品供客户选择；四是价格战略，以物美价廉取胜；五是走国际化品牌战略，企业可通过增加研发经费，从而得到关键技术和专利，并通过品牌战略使产品进入全国甚至全球市场；六是扩张战略，企业在降低成本的同时，快速增加生产规模与生产领域。

综上所述，泡沫玻璃的诞生与存在，符合保温材料行业的发展诉求。这种新型优质的无机刚性绝热材料，又是高效节能的建筑材料，它利用废旧玻璃生产，可减轻环境污染，提高资源利用率。不仅可用于冷库、地下输油管道，还可用于建筑物的墙体与屋顶，其绝热保温的双重效果绝佳，可谓魔幻与人性化建材。同时，我们可知生产泡沫玻璃的原材料价格低廉，且资源又丰富，所以当前建筑工程中对这类新材料的需求迫切，今后供不应求的局面也是可以预见的。

节能型泡沫玻璃

保温体系的基本结构

泡沫玻璃外墙外保温体系的基本构造层次，由内到外为粘结层、泡沫玻璃保温层、护面层、饰面层。其中，抹灰层主要用于墙体基层的找平，能够保证泡沫玻璃牢固地粘贴在墙体上；护面层主要是为了保护强化保温系统的牢固性，防止渗水等。泡沫玻璃保温层厚度，应根据外墙基层的材料与厚度，以及外墙的节能要求精准计算。泡沫玻璃是由大量的直径在0.1～3mm的均匀气泡结构组成，气泡占总体积的80%～95%。它的表观密度为120～500kg/m ，同时根据使用要求，可通过变更生产技术参数来调整其密度。

由于泡沫玻璃只是改变了原料玻璃的物态形状，完全保留了原料玻璃的化学结构和优良的物化性质，因此把它用来作为墙体保温材料使用，有诸多突出优点，如能耐多种化学腐蚀，能提高保温系统的耐酸雨、酸雾、大气碳化、抗水软化侵蚀、抗紫外线老化等自然风化侵蚀性能。泡沫玻璃不吸水，既能耐高温、又能耐低温，适宜在零下196～零上400℃的广阔温度范围内安全使用，其抗冻与抗高温性能神奇。同时，准闭孔型的彩色泡沫玻璃不吸湿、不吸附水份，令雨水不会长时间滞留在保温砖体内而造成伤害，有利于提高外保温系统的抗水、抗冻性能。绝热泡沫玻璃的热胀缩系数，与建筑砖、混凝土、砂浆等墙体基建材料基本相似，因此只要粘结材料选用得当，泡沫玻璃外墙保温层与墙体基层保持同步胀缩，就可提高层面间结合的牢固性与可靠性，更有利于提高外保温系统的耐久性。此外，绝热泡沫玻璃不吸水，不吸湿、不滞留雨水，所以导热系数不会因吸水而明显增大，能使外墙保温系统保持稳定的保温节能效果，同时泡沫玻璃不燃烧、无毒、安全可靠，非常符合国内与国际上的环保要求。

除此之外，泡沫玻璃可防辐射、绝缘，防磁波、防静电，机械强度高，与各类泥浆的粘结性极好，是一种性稳定性强的建材，因而广泛应用于石化、建筑、电力、制药、造船、贮槽、国防军工等领域，被誉为“不需更换的永久隔热材料”。据介绍，泡沫玻璃还可以运用于烟道、窑炉和冷库的保温工程，各种气、液、油输送管道的隔热、防水、防火工程，以及地铁、图书馆、写字楼、歌剧院、影院等各种需要隔音、隔热的场所。另外，它还可用于基础隔离、隔音工程的建设，河渠、护栏、堤坝的防漏、防蛀工程，甚至具有家庭清洁和保健功能。

节能型泡沫玻璃建筑保温材料，已被编入建筑屋顶面和外墙外保温建筑标准图集，为泡沫玻璃在建筑保温节能领域的应用奠定基础。据统计，我国建筑耗能占能源消费总量的23.1%，而各类建筑物每年的采暖、制冷能耗，又占全国总能耗的10%左右，所以开发、生产泡沫玻璃这类高效节能建筑保温材料，毋庸置疑显得十分必要。

关于节能型泡沫玻璃的绝热过程，可谓一个绝热体系的变化过程，绝热体系是与外界没有热量关系的粒子交换。一个常见的绝热过程例子是绝热火焰温度，该温度是指在假定火焰燃烧时，没有传递热量给外界的情况下所可能达到的温度。然而在现实中，并不存在真正意义上符合定义的绝热过程，绝热过程只是一种近似，所以有时也称为绝热近似。绝热过程具体分为可逆过程和不可逆过程两种，保温材料所具备的特性，是可逆的绝热过程即等熵过程。等熵过程的对立面是等温过程，在等温过程中，最大限度的热量被转移到了外界，使得系统温度恒定如常。由于在热力学中，温度与熵是一组共轭变量，等温过程和等熵过程也可以视为“共轭”的一对过程，所以如果一个热力学系统的变化，快到足以忽略与外界的热交换，那这一变化过程就可以视为绝热过程，又称准静态过程。准静态过程的熵增可以忽略，所以视作可逆过程，严格说来在热力学中，准静态过程与可逆过程没有严格区分，这在节能型泡沫玻璃的保温应用中也体现的淋漓尽致。

赶超国际工艺

泡沫玻璃是一种性能优越的绝热、保冷、吸声、防潮、防火的高质量建筑材料，导热系数为0.058，透湿系数几乎为0。虽然其他新型隔热材料层出不穷，但是泡沫玻璃以其永久性、安全性、可靠性，在低热绝缘、防潮工程、吸声等领域中，仍然占据重要的地位。它根据用途不同，采用相应的工艺生产出的泡沫玻璃产品，可分为4大类，即绝热泡沫玻璃、吸音装饰泡沫玻璃、饰面泡沫玻璃和粒状泡沫玻璃。

我国现今生产泡沫玻璃的所有厂家，都遵守国际公开的技术标准，即“粉沫二步烧成法”工艺。所谓“粉沫二步烧成法”，就是先把原料废品、碎玻璃和辅料发泡剂等，一起磨细并混合成均匀的配合料粉，再把配合料粉装入耐热钢模盒内，一起放进窖炉（发泡窖）加热，使配合料熔融，发泡膨胀充满模盒。然后，再迅速冷却，令熔融的泡沫体外壳固化后，从模盒中取出（脱模），集中到另一台退火炉中进行缓慢冷却（退火），消除应力的同时，制成泡沫玻璃毛坯（坯材）。最后，采用机械切割等方法，把坯材加工成各种规格形状的泡沫玻璃成品。

目前，国内生产泡沫玻璃产品所采用的主要原料，与美国PCC公司的Foamglas产品不同。PCC公司是采用池窑熔制专用的玻璃料做原料，优点为料性长，无杂质，有利于生产密度更小的绝热泡沫玻璃，但每熔制1kg的专用原料玻璃，约需消耗1500大卡的热能，增加了对环境的污染，使生产成本大幅度上升。而我国采用从废品市场回收的浮法平板玻璃碎片做原料，占全部原料的99%，每利用1kg废玻璃就可节省1500大卡的热能。中国每生产1立方米泡沫玻璃成品板材的总能耗约为500～550kW·h，可降低能源消耗50%，有利于环保，同时大幅度降低了生产成本。但是，采用废品玻璃作原料时，它的原料特性和杂质不利于生产密度在140kg/m 以下的泡沫玻璃，容易产生少量豆子状不均匀孔，只有中国标准160号、180号、 200号绝热泡沫玻璃产品和彩色吸声泡沫玻璃，符合绝大多数工程的实用要求。而且，国内其它厂家生产的泡沫玻璃，由于受废玻璃原有特性的局限，以及加工工艺和设备等多种因素限制，导致品质较差，在导热系数和抗压强度等物理性能上，与国外同类产品存在明显差距。所以，国内下一步生产泡沫玻璃，要将传统节能理念与国外先进工艺与以及美学技术融会贯通，打造更新颖、更实用、更国际化的产品。

生产弊端及改进措施

泡沫玻璃是以废弃玻璃及各种富含玻璃的物质为主要原料，添加发泡剂、改性剂、促进剂等物质，经细粉碎和均匀混合形成配合料，放置在特定模具中经过熔化、发泡、退火，形成的一种内部充满无数均匀气泡的多孔玻璃材料。由于泡沫玻璃的内部含有很多气泡，因而表面密度比较小，导热系数小，具有阻燃性。当泡沫玻璃内部的气泡为封闭态时，其吸水率也比较小，比起同比重的其它隔热材料，具有更高的强度，易于加工。利用以上特性，它可作为液化石油气储罐及冷库的隔热材料，也可用于高层建筑、居民住房的室内、室外隔热材料。另外，如果泡沫玻璃中有部分连通气孔，还可用作吸音材料。常用的泡沫玻璃生产方法存在着一些缺点，主要是烧制的毛坯制品尺寸，一定要大于最终产品尺寸，这种做法将致使成材率比较低。

尽管工业生产可以采用热风循环窑，或者辊道窑等先进加热炉，能有效解决发泡均匀问题。但是，在退火冷却过程中，随着泡沫玻璃毛坯块外部，与中心之间的温差扩大导致热应力增大，极易发生破裂或炸裂。若降低冷却速度，虽然温差变小，但又会导致生产效率下降。所以，为了提高烧制大尺寸泡沫玻璃的合格率，以及烧成后按规定尺寸切割的成材率，生产泡沫玻璃制品时，一般采用耐热金属模具，通过在模具中加入配合料，进行加热，使之发泡，从而希望制造符合规定尺寸的泡沫玻璃。如果配合料以无间隙方式，完全平铺在模具内进行烧制，泡沫玻璃的四边膨胀会受到模具围板阻碍，使之顶在围板上而发生膨胀变形，与模具底部相接触的泡沫玻璃随之也会产生凹陷。由于泡沫玻璃的形状扭曲，在应用时要切除掉外侧膨胀的多余部分，即使切割掉外侧，也无法消除底部中央的凹陷部分，这令泡沫玻璃制品的利用率和合格率大打折扣。

为了克服上述问题，可用比烧制配合料相对大一些的模具，将烧制配合料放在模具中央部分，设置超过泡沫玻璃与模具壁之间的膨胀间隙，可以避免泡沫玻璃外边变形。在此情况下，发泡体边沿部分会形成圆弧状，只需要切除掉侧端即可。由于需要烧成单个配合料的尺寸比较大，泡沫玻璃会与模具底部，在膨胀过程中产生较大的接触摩擦力，这成为泡沫玻璃膨胀变形的抵抗力，配合料在水平方向上并不是采取均一的膨胀，依然会在中央处产生凹陷。当形成的泡沫玻璃制品边长大于250mm、比重小于0.5时，由于泡沫玻璃的发泡量较大，则其发生弯曲、变形的可能性比较大。

利用平板玻璃与瓶罐玻璃等可回收再利用玻璃，作为制造泡沫玻璃的原料，以碳酸钙为发泡剂，粘结剂可以利用皂土、水玻璃、膨润土等，按特定配比混合成配合料，然后进行造粒，粒径尺寸为0.1～3mm，造粒后将其加压成型，使之形成边长5～15cm的块状物。将块状配合料按规定的间隔平铺码放在模具内，模具内部尺寸成了泡沫玻璃制品的尺寸，如此尽量采用符合泡沫玻璃制品尺寸模数的模具，就可以有效提高泡沫玻璃的成材率。一般情况下，需要将配合料压制成一定尺寸规格的块状物，这些块状配合料与模具的围板，以及块状配合料之间，必须留出仅供各块状配合料膨胀增加量的间隙，但又不能使间隙过大，否则各块状配合料难以膨胀熔成一体，彼此间处于孤立状。按照合适间隙将各块状物平铺码放、烧制，令各块状物熔为一体，即可减小泡沫玻璃的膨胀变形。块状配合料之间的间隙，以及模具围板与块状物间的间隙，应遵循以下原则。首先，块状物之间仅留下膨胀时增加量的尺寸。如果间隙尺寸过小，将会产生各块之间的膨胀弯曲变形；间隙过大，各块状配合料又难以熔合在一起。如果块状配合料烧制前长度为n，烧成后膨胀到m，块状物之间的间隙设置应略小于膨胀增加量k（k=m-n）即可。其次，模具围板与块状物之间的间隙，则设定为块状物间隙的二分之一左右最适合。因为块状配合料之间的间隙大小，因泡沫玻璃的比重而不同，可取膨胀增加量k的92%～95%，模具侧板的间隙取k的46%～48%为佳。具体来讲，如果制造比重小于0.5的泡沫玻璃，而且边长为50mm×50mm的块状配合料横竖均匀码放，块状物之间的间隙设置应为30～80mm，模具围板与块状物之间的间隙设置应为15～40mm，横竖各码放5～8个效果比较好。如果想要得到表面平整的泡沫玻璃制品，应在模具内部平铺码放配合料块，并在上面设置厚度为2～3mm的耐热钢板为中盖。这时，块状配合料在承受中盖自身重量作用下烧成，泡沫玻璃可以均匀膨胀，从而保证制品表面平整。倘若没有中盖的重力作用，块状配合料加热时，配合料膨胀程度未必会均匀均，特别是四个边角部分膨胀速度慢，烧制出的外型凹凸不平整，达不到美观要求。